【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及辐射制冷材料，更具体地，涉及一种超疏水自清洁温度自适应辐射制冷薄膜及其制备方法和应用。
技术介绍
1、日间辐射制冷材料具有非常高的太阳光反射率及大气窗口(8-14μm)红外辐射率，在建筑物、服装、太阳能电池、汽车等场景中展现出巨大的节能和控温潜力。然而在环境温度较低的情况下，日间辐射制冷材料仍会起到强烈的制冷效果，从而导致“过制冷”现象，进而加剧供暖系统的能量消耗。作为上述“过制冷”问题的解决方案，温度自适应辐射制冷材料的红外辐射率随温度升降自动变化，在“高温-制冷”和“低温-保暖”模式间智能切换，且上述过程无需机械结构、用户操作或外部供能。
2、但是，由于辐射制冷薄膜一般置于外部环境，其表面的污垢清洁成为了一大难题。阴雨天气、城市污染、鸟虫粪便积聚、微生物生长繁殖等因素都会降低辐射制冷薄膜的使用效率，并影响薄膜温度调控性能。因此，研究一种具备疏水自清洁、耐老化的辐射制冷薄膜显得非常有必要。
3、现有技术中的一种超疏水日间被动辐射制冷多孔膜的制备方法，其在基材表面涂覆改性无机纳米粒子分散液，得到被动辐射制冷多孔膜具有良好的超疏水自清洁能力和较好的光谱选择性。但是其近红外光范围内的反射率≥0.96，未采用红外辐射率随温度升降自动变化的温度自适应辐射制冷材料；且表面接触角为151°，其材料的耐光老化性和疏水性有待进一步改善。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服现有辐射制冷薄膜的疏水性低，也未能兼顾机械性能和耐光老化性能的缺陷和不足，提供一种超
2、本专利技术的另一目的是提供一种超疏水自清洁温度自适应辐射制冷薄膜的制备方法。
3、本专利技术的又一目的是提供一种超疏水自清洁温度自适应辐射制冷薄膜在建筑物、服装、太阳能电池、汽车窗中的应用。
4、本专利技术上述目的通过以下技术方案实现：
5、本专利技术保护一种超疏水自清洁温度自适应辐射制冷薄膜，包括相变层和涂覆于所述相变层表面的透明有机层，且所述透明有机层表面分散有氟改性纳米无机粒子；所述透明有机层为聚氨酯(pu)与聚二甲基硅氧烷(pdms)交联而成。
6、所述氟改性纳米无机粒子为采用含氟硅氧烷聚合物改性纳米无机粒子制成。
7、本专利技术的辐射制冷薄膜中的相变层表面涂覆有透明有机层和纳米无机粒子组成的双层结构的超疏水复合层，使得辐射制冷薄膜具备超疏水自清洁功能的同时，拥有良好的强韧性、耐光老化和耐摩擦性。所述透明有机层由pu与pdms两种聚合物交联而成，一方面，pu和pdms具有良好的疏水性，能够使产品具有自清洁功能；另一方面，pu和pdms能够形成连续的多分子互联贯穿结构，能显著提高薄膜强韧性、耐光老化和耐摩擦性。氟改性纳米无机粒子具有优异的疏水性，牢固地附着在透明有机层表面后，既能提高透明有机层表面粗糙度，提高疏水性能，同时引入含氟基团进一步提高辐射制冷薄膜的疏水性和耐光老化。
8、在其中一些实施方式中，所述透明有机层中，聚氨酯与聚二甲基硅氧烷的重量比为1:(1～5)。pu具有热塑性的线性结构，具有耐油、耐磨、耐低温、耐老化、有弹性、隔热以及疏水性好的特点，相比pdms具有更高的机械强度和耐光老化性，但是疏水性较弱；pu-pdms中聚二甲基硅氧烷的含量增加时，会提升透明有机层的疏水性，但是也会降低薄膜的机械强度和耐光老化性，通过优化聚氨酯与聚二甲基硅氧烷的重量比，使薄膜能够同时兼顾疏水性和机械强度、耐光老化性。
9、在其中一些实施方式中，分散于透明有机层表面的纳米无机粒子形成了纳米无机粒子层，所述纳米无机粒子层与所述透明有机层的厚度比为(1～5)：(10～30)。
10、优选地，所述纳米无机粒子层的厚度为1～5μm；所述透明有机层的厚度为10～30μm。
11、在其中一些实施方式中，所述氟改性纳米无机粒子为含氟硅氧烷聚合物改性纳米无机粒子。
12、在其中一些实施方式中，所述纳米无机粒子为纳米氧化钛。
13、在其中一些实施方式中，所述纳米无机粒子的粒径范围可选择市售常规的纳米级无机粒子的粒径范围，优选地，所述纳米无机粒子的粒径范围为10～30nm。该粒径范围下具有较好的分散性，并使辐射制冷薄膜表面具有较高的粗糙度，提高疏水性。
14、在其中一些实施方式中，所述含氟硅氧烷聚合物为聚(十七氟葵基)甲基硅氧烷、聚二甲基-三氟丙基甲基硅氧烷、或聚二甲基-三氟丙基甲基硅氧烷中的至少一种。优选地，所述含氟硅氧烷聚合物为聚(十七氟葵基)甲基硅氧烷。含氟硅氧烷聚合物能够在特定波段的微波能量下将分子特定部位的键进行分子剪裁与自组装，从而使含氟基团引入至透明有机层中pu-pdms的大分子链上，大幅辐射制冷薄膜的疏水性和耐侯性。
15、在其中一些实施方式中，所述相变层所述相变层包括基膜层和嵌入所述基膜层内部的热致相变材料微结构阵列；其中所述微结构阵列由若干个热致相变材料制成的微结构单元阵列排布组成。构筑的高耗散光学天线微结构阵列，使得红外辐射率可随表面温度(3-62℃)在0.20～0.87的范围内自动切换。实现温度自适应的效果，有效避免在环境温度较低的情况下，日间辐射制冷材料仍会起到强烈的制冷效果，从而导致“过制冷”现象，进而加剧供暖系统的能量消耗。
16、基膜层包括但不限于pe膜、透明聚酰亚胺(pi)。
17、在其中一些实施方式中，所述微结构阵列中微结构单元间距与微结构单元高度的比值为1:(1～3)。
18、在其中一些实施方式中，所述微结构阵列的高度与基膜层总厚度的比为1:(2～8)。优选地，所述pe膜层的厚度为20～50μm。
19、在其中一些实施方式中，所述热致相变材料为钨掺杂二氧化钒(wxv1-xo2)，相变温度为20～30℃。
20、钨掺杂二氧化钒中可通过控制钨的掺杂量即可调控二氧化钒的相变温度，当钨掺杂量越多，钨掺杂二氧化钒的相变温度越低；根据季节和环境温度的变化，本专利技术将钨掺杂二氧化钒的相变温度精确控制在20～30℃时，钨元素与钨掺杂二氧化钒的摩尔比为0.5％～2.5％。
21、在其中一些实施方式中，所述微结构单元的结构为半圆锥形、圆锥形、四棱锥形、立方体形、六菱柱形、圆柱形中的任一种。这些结构微结构单元均可实现相变层的温度自适应的效果，有效避免在环境温度较低的情况下，日间辐射制冷材料仍会起到强烈的制冷效果，从而导致“过制冷”现象，进而加剧供暖系统的能量消耗的问题。
22、在其中一些实施方式中，所述相变层之远离透明有机层的一侧表面依次设有反射层和聚合物封装层。
23、优选地，所述反射层和聚合物封装层为一体化结构组成。
24、优选地，所述发射层的材料为银、铝、铜、镓、透明导电氧化铟锡(ito)中的至少一种。
25、优选地，所述聚合物封装层的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、透明或不透明聚酰亚胺(pi)、聚偏氟乙烯(pvdf)、丙烯腈-丁二烯-本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种超疏水自清洁温度自适应辐射制冷薄膜，其特征在于，包括相变层和涂覆于所述相变层表面的透明有机层，且所述透明有机层表面分散有氟改性纳米无机粒子；所述透明有机层为聚氨酯与聚二甲基硅氧烷交联而成。
2.根据权利要求1所述的超疏水自清洁温度自适应辐射制冷薄膜，其特征在于，所述透明有机层中，聚氨酯与聚二甲基硅氧烷的重量比为1:(1～5)。
3.根据权利要求1所述的超疏水自清洁温度自适应辐射制冷薄膜，其特征在于，所述氟改性纳米无机粒子为含氟硅氧烷聚合物改性纳米无机粒子。
4.根据权利要求1所述的超疏水自清洁温度自适应辐射制冷薄膜，其特征在于，所述含氟硅氧烷聚合物为聚(十七氟葵基)甲基硅氧烷、聚二甲基-三氟丙基甲基硅氧烷或聚二甲基-三氟丙基甲基硅氧烷中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的超疏水自清洁温度自适应辐射制冷薄膜，其特征在于，所述相变层包括基膜层和嵌入所述基膜层内部的热致相变材料微结构阵列。
6.根据权利要求5所述的超疏水自清洁温度自适应辐射制冷薄膜，其特征在于，所述热致相变材料的相变温度为20～30℃。
8.一种权利要求1-7任一种所述超疏水自清洁温度自适应辐射制冷薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的超疏水自清洁温度自适应辐射制冷薄膜的制备方法，其特征在于，步骤S2中，第一次加热固化中采用微波加热，温度为90～120℃，微波的波长为5～12cm；
10.一种权利要求1-8任一种所述超疏水自清洁温度自适应辐射制冷薄膜在建筑物、服装、太阳能电池、汽车窗中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种超疏水自清洁温度自适应辐射制冷薄膜，其特征在于，包括相变层和涂覆于所述相变层表面的透明有机层，且所述透明有机层表面分散有氟改性纳米无机粒子；所述透明有机层为聚氨酯与聚二甲基硅氧烷交联而成。
2.根据权利要求1所述的超疏水自清洁温度自适应辐射制冷薄膜，其特征在于，所述透明有机层中，聚氨酯与聚二甲基硅氧烷的重量比为1:(1～5)。
3.根据权利要求1所述的超疏水自清洁温度自适应辐射制冷薄膜，其特征在于，所述氟改性纳米无机粒子为含氟硅氧烷聚合物改性纳米无机粒子。
4.根据权利要求1所述的超疏水自清洁温度自适应辐射制冷薄膜，其特征在于，所述含氟硅氧烷聚合物为聚(十七氟葵基)甲基硅氧烷、聚二甲基-三氟丙基甲基硅氧烷或聚二甲基-三氟丙基甲基硅氧烷中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的超疏水自清洁温度自适应辐射制冷薄膜，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：饶龙石，刘洋，孙彬，朱晟欣，钟桂生，张嘉阳，温明富，
申请(专利权)人：汕头大学，
类型：发明
国别省市：
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